一、镍氢电池的充电特性
如图一所示,镍氢电池正常充电时,其充电特性变化过程大致可分为三个阶段:电压快速上升阶段、电压平稳上升阶段、电压再次快速上升阶段(当充电量接近电池的额定容量的75%时进入该阶段)。当充电量超过电池额定容量后,镍氢电池进入过充电阶段,电压略微下降(含个人理解)。
镍氢电池充电电压水平越低,电池极化(根据网络资料理解:电池极化原因多样,对电池性能具有不利影响)越小,电池的充电效率越高,电池的使用寿命可能越长(含个人理解)。
图一,图片来源:学堂在线《新能源汽车》
二、镍氢电池的放电特性
如图二所示,镍氢电池的放电电流越大,使用环境温度越低,电池放电电压和放电效率均降低,长期大电流放电对镍氢电池电池的使用寿命具有负面的影响。镍氢电池的放电终止电压一般处于0.9~1.1v之间。
图二,图片来源:学堂在线《新能源汽车》
三、镍氢电池的容量特性
充电电流、搁置时间、放电电流、放电终止电压等均对镍氢电池的容量特性(放电容量特性)具有影响。
(1)充电电流对放电容量的影响 镍氢电池充电电流越大(充电倍率越大),电极极化程度增加,进而将增加镍氢电池中氧气析出,最终导致镍氢电池的充电效率和放电容量降低。
(2)搁置时间对放电容量的影响 搁置时间(个人理解:电池不被使用的时间)对镍氢电池放电容量具有影响的原因是镍氢电池存在自放电问题。镍氢电池放电容量随搁置时间的延长而下降,镍氢电池在被搁置的初期放电容量下降较快。
(3)放电电流对放电容量的影响 镍氢电池的放电电流增加,电极极化程度增加,电化学极化内阻(电化学极化内阻是电池内阻的组成部分)增加,电池内阻增加对电池放电容量具有不利影响。因此,放电电流增加,镍氢电池放电容量减少。
(4)放电终止电压对放电容量的影响 放电容量随放电终止电压的降低而增加。
四、镍氢电池的内压特性
电池在充放电过程中,正极析出氧气,负极析出氢气,因而产生电池内压。一般,在被使用时,电池存在电池内压。在正常充放电情况下,电池内压不会引起安全问题。
但在过充或过放的情况下,电池内压升高至一定程度,就有可能带来安全问题。
实验数据表明,随着电池充放电循环次数增加,电池内压将逐渐升高,同时,电池中析出的氢气、氧气体比例也会发生变化。
图片来源:学堂在线《新能源汽车》
镍氢电池的内压与soc(荷电状态)相关。图三为不同镍氢电池充电过程中内压的变化曲线,图三中: a区内曲线表示soc为0~80%时的电池内压变化; b区内曲线表示soc为80~120%时的电池内压; c区内曲线表示电池停止充电并被搁置后的电池内压(不理解soc大于1的含义。图三中还疑似表示搁置时间延长,soc数值增加)。
图三,图片来源:学堂在线《新能源汽车》
镍氢电池中电解液量也会影响电池内压,电解液过多将导致电池内压过高。
镍氢电池的电池内压的高低还与充电方式相关。
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